深入理解 Rust 条件变量（Condvar）中的 notify_all 方法

什么是 Condvar？

Condvar（Condition Variable，条件变量）是操作系统和并发编程中常见的同步原语。它通常与互斥锁（Mutex）配合使用，允许线程在某个条件不满足时进入等待状态，直到其他线程通知该条件已满足。

在 Rust 中，std::sync::Condvar 提供了安全且高效的条件变量实现，完美契合 Rust 的所有权和生命周期系统。

notify_one vs notify_all

Condvar 提供两个通知方法：

• notify_one()：只唤醒一个等待的线程。
• notify_all()：唤醒所有正在等待该 Condvar 的线程。

选择哪个方法取决于你的业务逻辑。如果你知道只有一个线程需要被唤醒（例如生产者-消费者模型中只有一个消费者），用 notify_one 更高效。但如果你需要广播通知（例如游戏开始信号、配置更新等），则必须使用 notify_all。

实战示例：使用 notify_all 唤醒所有工作线程

下面是一个典型的使用场景：主线程准备就绪后，通过 notify_all 通知所有工作线程开始执行任务。

use std::sync::{Arc, Mutex, Condvar};use std::thread;use std::time::Duration;fn main() {    // 共享状态：是否可以开始工作    let ready = Arc::new((Mutex::new(false), Condvar::new()));    let mut handles = vec![];    // 启动 5 个工作线程    for i in 0..5 {        let ready_clone = Arc::clone(&ready);        let handle = thread::spawn(move || {            let (lock, cvar) = &*ready_clone;            let mut started = lock.lock().unwrap();            // 等待主线程通知            while !*started {                started = cvar.wait(started).unwrap();            }            println!("工作线程 {} 开始执行任务！", i);        });        handles.push(handle);    }    // 模拟准备工作    thread::sleep(Duration::from_secs(2));    println!("主线程：准备工作完成，通知所有工作线程！");    // 修改状态并唤醒所有等待线程    {        let (lock, cvar) = &*ready;        let mut started = lock.lock().unwrap();        *started = true;        cvar.notify_all(); // 关键：唤醒所有线程    }    // 等待所有工作线程完成    for handle in handles {        handle.join().unwrap();    }}

代码解析

1. 我们使用 Arc 包装一个元组 (Mutex<bool>, Condvar)，使其能在多个线程间安全共享。

2. 每个工作线程获取锁后，检查 started 状态。如果为 false，就调用 cvar.wait() 进入等待，并自动释放锁。

3. 主线程在准备完成后，获取锁，将 started 设为 true，然后调用 cvar.notify_all() —— 这就是 Rust线程同步 的核心操作。

4. 所有等待的线程被唤醒后，会重新获取锁并继续执行，此时 *started 已为 true，循环退出，开始执行任务。

注意事项

• 始终在持有互斥锁的情况下调用 notify_all。
• 使用 while 而不是 if 检查条件，防止“虚假唤醒”（spurious wakeup）。
• notify_all 不会立即执行被唤醒的线程，它们需要重新竞争锁。

总结

通过本文，你已经掌握了 Rust Condvar notify_all 的基本用法和适用场景。它是实现高效 Rust多线程编程 和 Rust线程同步 的重要工具之一。合理使用 notify_all，可以让你的并发程序更加灵活、健壮。

记住：条件变量不是“信号量”，它必须与互斥锁配合使用，并且依赖于共享状态的布尔条件。理解这一点，你就离写出安全的并发 Rust 代码不远了！